Una parte importante di tutte le misurazioni industriali riguarda in qualche modo la pressione nelle sue varie forme. Il flusso, per esempio, è spesso misurato determinando la pressione che esiste in due punti diversi di un sistema.
In un sistema Bourdon, i cambiamenti di pressione sono usati per produrre il movimento meccanico di uno stilo di registrazione.
La pressione può anche essere usata per misurare la temperatura in un sistema pieno attraverso i cambiamenti prodotti da un’espansione del liquido o fluido nel sistema pieno.
La misurazione della pressione è fatta più di ogni altra misurazione nelle industrie di processo. È la migliore indicazione rapida del lavoro svolto da pompe e compressori. È anche la misura più importante dello stato dei recipienti a pressione in funzione.
Che cos’è la pressione?
La pressione è una misura della forza esercitata su un’area unitaria.
Per la pressione in un contenitore, è una misura della forza esercitata da un fluido a causa delle sue attività molecolari. Questa è una derivazione dal concetto precedente combinato con la teoria cinetica della materia.
Tipi di pressione esercitata dai fluidi
Pressione prodotta dai liquidi
Tutti i fluidi (liquidi e gas) hanno peso, quindi esercitano una pressione contro la parete dei loro contenitori. La pressione esercitata da un liquido in qualsiasi punto o posizione del recipiente dipende dall’altezza del liquido sopra di esso. Questa pressione è indipendente dalla forma del recipiente.
Nel diagramma sopra, le pressioni esercitate sul fondo di ogni recipiente sono uguali, a condizione che i liquidi abbiano la stessa densità e alla stessa altezza.
Pressione prodotta dalla densità
La densità è il peso di un metro cubo di materiale. Liquidi diversi pesano quantità diverse per lo stesso volume e quindi creerebbero pressioni diverse.
Siccome sappiamo che, la pressione è uguale alla forza (o peso) su un’area unitaria, e in qualsiasi volume fisso di colonna, il peso del liquido contenuto varia con la densità; quindi il cambiamento di densità cambierà la pressione del contenitore.
Pressione prodotta dai gas
Per studiare alcuni dei principi che governano il comportamento dei gas, useremo l’aria come gas comunemente conosciuto.
Siccome l’aria ha peso, accumula pressione statica, proprio come fanno i liquidi. Un piede cubo d’aria pesa circa 0,08 libbre. Una stanza larga 10 piedi, lunga 20 e alta 8 ha 1600 piedi cubi d’aria che pesano circa 128 libbre. Lo strato profondo di aria che ricopre la terra esercita una pressione molto simile a quella dell’acqua sul fondo dell’oceano. Questa pressione è conosciuta come pressione atmosferica ed è circa 14,7 psi al livello del mare.
Pressione risultante dal carico esterno
La pressione finale o totale esercitata in qualsiasi punto di un recipiente, pompa, linea, ecc. dipenderà dalla testa, o dal peso del liquido manipolato più qualsiasi pressione esterna esercitata sul liquido manipolato. La figura qui sotto mostra l’effetto della pressione esterna.
Vaso riempito con acqua ad un’altezza di 20 piedi ed è aperto all’atmosfera. La pressione sul fondo sarebbe 20 × 0,433, o 8,66 psi. Se chiudiamo il recipiente e aggiungiamo gas compresso di 200 psi sulla parte superiore del recipiente, troveremo che la pressione del fondo sarebbe (200 + 8,66) psi, o 208,66 psi.
Glossario della pressione
Esistono due punti di riferimento per la misurazione della pressione. Il più logico è lo zero assoluto – una condizione esistente solo in un vuoto perfetto. Le pressioni misurate da questo punto di riferimento sono chiamate pressione assoluta.
L’altro punto di riferimento usato è la pressione atmosferica. La difficoltà con questo punto di riferimento è che cambia con l’altitudine (riferimento al livello del mare) e in qualche misura con le condizioni atmosferiche. A livello del mare o vicino, questa pressione è circa 14,7 psia o 29,9 pollici o 760 mmHga.
Pressione assoluta, Pabs
La pressione assoluta è la pressione misurata rispetto alla pressione zero (vuoto).
Pressione relativa, Pgauge
La pressione relativa (o talvolta chiamata pressione interna) è la pressione misurata da un manometro in accesso alla pressione dell’atmosfera.
Un manometro indica la differenza tra la pressione su un sistema o recipiente e la pressione atmosferica locale.
Tuttavia, fate attenzione quando leggete un manometro; determinate se sta leggendo la pressione assoluta o la pressione relativa, normalmente indicata con “a” o “g”, per esempio psia o barg.
Pressione atmosferica, Patm
La pressione atmosferica è la misura della pressione sulla superficie nell’atmosfera. Tuttavia, la difficoltà è che cambia con l’altitudine e l’umidità.
Quindi, la pressione atmosferica può differire da una zona o luogo all’altro.
Pressione differenziale (DP)
La pressione differenziale è la differenza di pressione, misurata tra due diversi punti di pressione, all’interno dello stesso punto di riferimento della pressione, per esempio tra una pressione sconosciuta e una pressione atmosferica locale.
Pressione di testa
La pressione di testa è la pressione esercitata da un liquido che indicata dall’altezza del liquido in una colonna di liquido.
Dipende da;
1. l’altezza della colonna di liquido.
2. la densità relativa del liquido.
Pressione di testa = RD x h x 9.8 kPa
dove, R.D = densità relativa del liquido, h = l’altezza del liquido g = forza gravitazionale
Nota: La densità relativa è la densità di un liquido rispetto alla densità standard (acqua = 1000 kgm-3)
Vuoto
La pressione inferiore alla pressione atmosferica è chiamata vuoto. Il vuoto è una mancanza di aria fluida. La scala del vuoto si estende tra il punto di riferimento dello zero assoluto e la pressione atmosferica, quindi non è una pressione positiva. È trattato come una forza di risucchio o pressione negativa.
Conversioni di pressione tra unità
Metodi di misurazione della pressione
Ci sono 3 metodi di base per la misurazione della pressione;
I. Il primo metodo consiste nel bilanciare la pressione sconosciuta contro la pressione prodotta da una colonna di liquido di densità nota.
II. Il secondo metodo consiste nel permettere alla pressione sconosciuta di agire su un’area nota e misurare la forza risultante direttamente o indirettamente.
III. Il terzo metodo consiste nel far agire la pressione sconosciuta su un materiale elastico e misurare la sollecitazione o la deformazione risultante.
Autore: N. Asyiddin